4.9 C
Gdańsk
niedziela, 25 lutego, 2024

Krytyczna ocena kart charakterystyki materiałów grafenowych

0
49
Grafen to sześciokątna siatka o skali atomowej zbudowana z atomów węgla. Z Wikipedii, wolnej encyklopedii

Streszczenie

Grafen, będący pojedynczą warstwą atomów węgla, to materiał, który dzięki swoim doskonałym właściwościom, pozwalającym na zastosowanie w innowacyjnych technologiach, zajmuje wiodącą pozycję w badaniach materiałowych. Pomimo wielu zalet, potencjalnie niebezpieczny wpływ grafenu na środowisko i zdrowie ludzkie stanowi poważną wadę. Rok po roku karty charakterystyki (SDS) stanowią główne źródło informacji na temat potencjalnych zagrożeń stwarzanych przez materiał oraz metod zapobiegania im lub eliminowania ich, jeśli zajdzie taka potrzeba. Jednak zawartość karty SDS była ostro krytykowana ze względu na niekompletne, nieprawidłowe lub brakujące informacje oraz koszty wymagane do jej wytworzenia i utrzymania. Podstawowym celem tej pracy jest wprowadzenie etapowego procesu zarządzania wiedzą dotyczącą SDS, poprzez identyfikację niezbadanych lub zaniedbanych sekcji w podejściu holistycznym. W tym świetle w niniejszej pracy zbadano 37 SDS grafenu, stosując zmodyfikowane kryteria Hodsona. Ocena jakości wykazała, że ​​około 5% (2/37) arkuszy danych zostało uznanych za wiarygodne bez ograniczeń (doskonałe), większość 49% (18/37) zostało sklasyfikowanych jako wiarygodne z ograniczeniami (dobre), zaś około 46% (17/37) uznano za niemające charakteru informacyjnego. Warto zauważyć, że około 73% SZR wymaga znacznych ulepszeń; w związku z tym większość nie dostarczyła odpowiednich danych umożliwiających właściwą ocenę. Sekcja 15 może potencjalnie spowodować zasadnicze zmiany w statusie produktu. Kompleksowa ocena wszystkich 16 sekcji zwiększy możliwości prowadzenia mapowania badań i formułowania opinii na temat nanomateriałów, stymulując tym samym innowacyjność.
s11051-023-05753-y

Podobne treści oglądane przez innych

Wstęp

Wykorzystanie grafenu w nowej globalnej gospodarce wydaje się być najwyższym priorytetem w globalnym programie naukowym i produkcyjnym, przez wielu promowanym jako kolejna ewolucja przemysłowa [ 1 , 2 ]. Na całym świecie istnieje ogromna różnorodność dostępnych materiałów, które są wykorzystywane w licznych zastosowaniach w życiu codziennym [ 3 ]. Od czasu jego odkrycia w 2004 r. grafen uznawany jest za jedno z najbardziej wpływowych osiągnięć naukowych i technologicznych [ 4 ]. Od tego czasu jego monowarstwa grafitu (z odległością wiązań węgiel-węgiel w zakresie 0,14 nm) znajduje się w centrum uwagi [ 4 – 6 ]. Grafen wykazuje ulepszone właściwości fizyczne w porównaniu z innymi alternatywami, takie jak ruchliwość elektronów i wysoka przewodność cieplna [ 7 , 8 ], wysoki poziom modułu Younga [ 9 ], większa powierzchnia [ 10 ] oraz ulepszona przewodność elektryczna i przezroczystość optyczna [ 11 ]. W związku ze zwiększonym zainteresowaniem nauki, przeprowadzono intensywne badania nad potencjalnymi zastosowaniami grafenu. Ponadto zarówno grafen, jak i jego pochodne zostały ocenione pod kątem zdolności do usuwania zanieczyszczeń, na przykład poprzez adsorpcję gazu [ 12 ].
Pomimo ich udanych zastosowań istnieje obecnie obszerna literatura naukowa dotycząca konieczności uzyskiwania informacji nanospecyficznych o wyjątkowych właściwościach, takich jak materiały grafenowe. Chociaż podkreślono ich potencjalną toksyczność, istnieje niewiele badań dotyczących ich wpływu na zdrowie człowieka [ 13 ]. Karty charakterystyki (SDS) stanowią główny mechanizm przekazywania informacji dotyczących bezpieczeństwa i zagrożeń związanych ze stosowaniem chemikaliów [ 14 ]. Są to stosunkowo proste, krótkie dokumenty (często mniej niż 10 stron), które podsumowują najważniejsze identyfikatory dotyczące konkretnej substancji [ 15 ]. Obecnie istnieje wiele publikacji na temat kart charakterystyki, począwszy od ich definicji [ 16 ], docelowego odbiorcy [ 17 ], sposobu ich użycia [ 18 – 20 ], a także ujęcia szczegółów technicznych w łatwej w obsłudze wyszukiwarce. Dotychczasowe badania skupiały się na sposobie, w jaki karty charakterystyki mogą uchwycić i przekazać charakter nanomateriałów, odpowiadając na różne wytyczne, takie jak ISO TR 13,329, ECETOC TRA i wdrożenia GHS [ 18 , 20 – 26 ] na całym świecie, zgłaszając istotny problem brakuje informacji „specyficznych dla nano”, takich jak toksyczność, dane fizykochemiczne i środki ostrożności. W Europie zawartość karty charakterystyki jest regulowana wytycznymi określonymi w rozporządzeniu w sprawie rejestracji, oceny, udzielania zezwoleń i stosowanych ograniczeń w zakresie chemikaliów (REACH). Rozporządzenia REACH i rozporządzenie w sprawie klasyfikacji, oznakowania i pakowania obejmują również dodatkowe wymagania określone przez Organizację Narodów Zjednoczonych za pośrednictwem Globalnie Zharmonizowanego Systemu Klasyfikacji i Oznakowania Chemikaliów (GHS), który oferuje globalny standard dotyczący obowiązkowych danych, które należy uwzględnić w karcie charakterystyki [ 19 ]. Proponowany przewodnik sugeruje format składający się z 16 sekcji, w którym dokładne zagrożenia związane z materiałem są wymienione w drugiej części karty charakterystyki, natomiast właściwości fizykochemiczne materiału są zapisane w rozdz. 9 [ 27 ]
Pomimo postępu w zakresie dojrzałości społeczności, zmniejszenia luk w wiedzy oraz ustanowienia protokołów bezpieczeństwa i kontroli w laboratoriach i miejscach pracy, karty charakterystyki pozostają nierozwiązanym problemem. Zidentyfikowano trzy utrzymujące się problemy.
Generowanie i utrzymywanie kart charakterystyki i powiązanych etykiet wiąże się ze znacznymi wydatkami dla wszystkich zaangażowanych stron [ 14 ]. Pomimo ustanowienia na przestrzeni trzydziestu lat rygorystycznych protokołów oceny ryzyka chemicznego i późniejszego opracowania podobnych harmonogramów oceny ryzyka w innych dziedzinach [ 28 ], nadal brakuje przedsiębiorstwom znormalizowanych metod skutecznego zarządzania kartami charakterystyki (SDS). . W rezultacie nadal istnieją obawy dotyczące takich kwestii, jak spójność i brakujące informacje, nawet po prawie czterdziestu latach od wydania normy dotyczącej informowania o zagrożeniach [ 14 ]. Istnieje wyraźna rozbieżność między czasem wymaganym na ocenę ryzyka w celu zapewnienia zgodności z przepisami REACH, np. przeprowadzenie badań narażenia przewlekłego w przypadku nowatorskich zastosowań nanomateriałów, a harmonogramem wprowadzenia tych materiałów na rynek. Co więcej, koszty związane z przeprowadzaniem takich badań są również znaczne [ 29 ].
Po drugie, koszty różnych sekcji karty charakterystyki znacznie się różnią ze względu na złożoność informacji i czas potrzebny na ich uzyskanie (rys.  1 ).
Ryc. 1
rysunek 1

Eksploracja niezbadanych sekcji SDS

Prawie dwie dekady temu rozpoczęły się dyskusje na temat zasadniczej kwestii kosztów nanomateriałów. Według raportu Millera z 2005 r. koszty badań i rozwoju w zakresie nanonauki są bardzo wysokie, podobnie jak zasoby potrzebne do komercjalizacji produktów [ 30 ]. Różne badania literaturowe podkreślają znaczenie kosztów. W 2007 roku Owen i in. podkreślili znaczenie uwzględnienia kosztów badań regulacyjnych w przepisach dotyczących zdrowia i bezpieczeństwa, ponieważ służy to jako kluczowy czynnik decydujący o ustalaniu priorytetów zagrożeń związanych z nanocząsteczkami [ 31 ]. Według Choi i wsp. wstępne prognozy wskazują, że proces opracowywania i przeprowadzania ilościowych ocen ryzyka dla nanomateriałów i testowanych produktów może wiązać się z kosztami wahającymi się od 249 mln USD do 1,18 mld USD, a jego zakończenie może zająć od 24 do 53 lat [ 32 ]
Po trzecie, Anne DeMasi zauważyła, że ​​chociaż informacje o ryzyku w przypadku poszczególnych chemikaliów nie zmieniają się często, polityki środowiskowe i regulacyjne są aktualizowane znacznie częściej. W przypadku Sects wymagane są wymagania środowiskowe i regulacyjne. 12–15, ale sekcje te nie są obowiązkowe zgodnie ze standardem informowania o zagrożeniach z 2012 r. [ 14 ] (rys.  1 ). Znaczenie ochrony środowiska wykracza poza względy technologiczne i biochemiczne, obejmuje także aspekty ekonomiczne. Istnieje ścisły związek między czynnikami gospodarczymi i środowiskowymi, o czym świadczą te powiązania [ 33 ].
Wiarygodność i dokładność ocen SDS zostały znacząco zagrożone przez wpływ tych ostatnich. Oprócz ogromnej ilości i różnorodności nanomateriałów należy pamiętać, że nanomateriały są bardzo niejednorodne pod względem właściwości fizykochemicznych, co sprawia, że ​​ich ocena jest trudnym zadaniem. Celem jest zatem zbadanie 47 kart charakterystyki grafenu i produktów na bazie grafenu przy wykorzystaniu skalowalnej strategii etapowej. Wnioski wynikające z tego wysiłku, szczególnie w niezbadanych sekcjach, zostaną poddane refleksji. Zakres tego badania obejmuje ilościową ocenę wszystkich sekcji, w celu uzyskania strategicznej perspektywy zarządzania poprzez stworzenie holistycznego profilu.

Metodologia

W badaniu wykorzystano podejście badawcze oparte na triangulacji, łącząc metody jakościowe i ilościowe, a także różnorodne źródła danych. Aby stawić czoła temu wyzwaniu, przyjęto czteroetapową procedurę (tabela  1 ) w celu stworzenia zbioru danych „skodyfikowanego grafenu i SDS na bazie grafenu”.
Tabela 1 Metodologia krokowa

Uzupełnianie luk w wiedzy

Podczas wyjaśniania badań głównym celem było uzyskanie jasnego zrozumienia celu badawczego, który jest zarówno realistyczny, jak i warty realizacji. Osiągnięto to poprzez obszerny przegląd literatury, który skupiał się na identyfikacji czynników wpływających na cel i jego potencjalny sukces, w szczególności na związek między nimi. Zarejestrowano wstępną reprezentację bieżącego stanu wraz z zamierzonym wynikiem, aby jasno wyrazić założenia leżące u podstaw każdego opisu.

Zbieranie danych i przewidywanie ulepszonego scenariusza

W KROKU II, po ustaleniu jasnego celu badawczego, przeprowadzono badanie opisowe w celu identyfikacji kart charakterystyki (SDS) grafenu. Pierwsza faza procesu wymagała odwiedzenia witryn dostawców materiałów i sprawdzenia kart charakterystyki grafenu i pochodnych grafenu. Mówiąc dokładniej, wybrani dostawcy zostali wybrani ze względu na produkcję lub odsprzedaż grafenu, tlenku grafenu (GO) lub zredukowanego GO (rGO). Każdy sprzedawca oferuje kartę charakterystyki jako publicznie dostępną informację, którą można pobrać, choć w niektórych przypadkach została ona zakupiona po wysłaniu prośby e-mailem do dostawcy. Po dwóch tygodniach wysłano kolejne e-maile, aby upewnić się, że prośba zostanie rozpatrzona, mimo że pierwotna prośba nie doczekała się odpowiedzi. Wiarygodność każdego dokumentu oceniano w zależności od dokładności dostarczonych informacji, ilości podanych szczegółów oraz wcześniejszego zrozumienia właściwości i zachowania materiału. Każdy dostawca uwzględnił jedną kartę charakterystyki na badany nanomateriał na bazie grafenu. W wyniku tego procesu otrzymano początkową próbkę 109 kart charakterystyki, uzyskaną od n  = 90 dostawców, która posłuży jako podstawa do bardziej szczegółowej oceny.

Projektowanie zarządzania wiedzą SDS

Osiągnięto to poprzez analizę jakościową uzyskanych arkuszy danych w celu zidentyfikowania rodzajów zagrożeń związanych z badanymi materiałami. Wyniki podkreśliły potrzebę przestudiowania kart charakterystyki w segmentach oraz dalszej ich analizy i oceny ich struktury oraz tego, jakie informacje są uważane za obowiązkowe. Zbadano dodatkowe kryteria, takie jak regularność aktualizacji treści karty charakterystyki. Jeżeli w próbie pobrano więcej niż jedną wersję dokumentu, do dalszej oceny wybierano najnowszą wersję, aby upewnić się, że zawiera ona najbardziej aktualne informacje. Ponadto z próby wykluczono arkusze danych bez daty utworzenia/weryfikacji lub gdy rewizja miała miejsce ponad cztery lata temu. Ponadto językiem wszystkich badanych kart charakterystyki był język angielski. Po tym procesie przeglądu 15 ze 109 kart charakterystyki zostało wyeliminowanych ze względu na brak daty rewizji. W rezultacie wszystkie badane karty charakterystyki zostały utworzone lub zweryfikowane po 2019 r. Ostatnim kryterium wykluczenia była wielkość cząsteczki substancji. Próbka końcowa składała się z 37 kart charakterystyki, uzyskanych wyłącznie od dostawców spełniających wymogi zgodności z UE, USA, Wielkiej Brytanii i Kanady.

Klasyfikacja SDS

Czwartą fazą procesu była ocena kart charakterystyki przy użyciu metody Hodsona i in. [ 20 ] metoda. Dokładniej, SDS oceniano w oparciu o zmodyfikowaną wersję Klimischa i in. [ 34 ] kryteria zastosowane w jedenastu (z szesnastu) kategoriach arkuszy danych i czterech pytaniach Eastlake et al. systemu rankingowego. Klimisch i in. Standard bada jakość danych toksykologicznych i ekotoksykologicznych w celu ustalenia, czy są one wiarygodne, istotne i odpowiednie, przypisując kod numeryczny każdej kategorii. Opierając się na zasadach kodowania Klimischa, Hodson i in. [ 20 ] przedstawiło schemat rankingowy odpowiedni do oceny SDS nanomateriału, zgodnie z którym najwyższy wynik, jaki może otrzymać karta charakterystyki, to 64, tj. maksymalnie 4 w każdej kategorii pomnożone przez 16 kategorii, podczas gdy najniższy to 32. Stosując ten system, obliczone wyniki można podzielić na doskonałe (od 56 do 64), dobre (od 47 do 55) i wymagające znacznej poprawy (wyniki od 32 do 46).
Cztery pytania podejścia Eastlake [ 18 ], na podstawie których oceniano arkusze danych, to:
  1. 1.Czy w kartach charakterystyki wyraźnie wspomniano, że substancja jest w nanoskali przy użyciu systemu numerycznego?
  2. 2.Czy w kartach charakterystyki wskazano jakikolwiek limit narażenia zawodowego dla większych wersji materiału i czy podano jakiekolwiek informacje na temat możliwości zastosowania tego limitu w przypadku postaci nanocząstkowej?
  3. 3.Czy karty charakterystyki odnosiły się do konkretnych danych związanych z toksycznością lub informacji o wersji materiału w nanoskali i czy wspominano, że wersje masowe mogą nie wykazywać takiej samej toksyczności jak formy w nanoskali?
  4. 4.Czy w kartach charakterystyki proponowano użycie środków ochrony indywidualnej itp. w przypadkach, gdy narażenie było możliwe?
Po ocenie arkuszy danych przy użyciu obu metod te, które nie przeszły żadnej lub tylko jednej kategorii, zostały sklasyfikowane jako „zadowalające”. Arkusze danych z brakującymi informacjami w dwóch kategoriach zostały oznaczone jako „wymagające poprawy”. Wreszcie, jeśli arkusz danych nie spełniał trzech lub więcej kategorii, był klasyfikowany jako „wymagający znacznych ulepszeń”. Na potrzeby tej pracy informacje o punktacji dla każdej sekcji, a następnie sumę uzyskaną dla każdego arkusza danych przedstawiono w Tabeli  2 . Arkusze danych były oceniane przez współautorów oddzielnie, a w przypadku różnic zdań osiągano porozumienie w sprawie przyznania punktacji.
Tabela 2 Kryteria punktacji dla próbki arkusza danych
Ponieważ ten model rankingowy wymagał sprawdzenia, czy dostarczono dane dotyczące toksyczności, a norma Haz-Com wspomina, że ​​nie ma potrzeby przeprowadzania testów chemicznych, wystarczy zastosować Eastlake i in. system nie byłby wystarczający do oceny; zatem Klimisch i in. podejściu poświęcono w tym przypadku najwięcej uwagi.

Zalecenia

Zalecenia dotyczące statusu komercyjnego produktów grafenowych (badawcze lub półkomercyjne) zgodnie z rozdz. 15 (b) Do celów podejmowania decyzji zapewniono identyfikację optymalnej karty charakterystyki.

Wyniki

Ostateczną próbkę 37 kart charakterystyki nanomateriałów na bazie grafenu pobrano od producentów i sklasyfikowano przy użyciu zmodyfikowanej metody Hodsona i in. metoda. Wyniki oceny wykazały, że około 5% (2/37) kart katalogowych uznano za wiarygodne bez ograniczeń (doskonałe), większość 49% (18/37) uznano za wiarygodne z ograniczeniami (dobre), zaś około 46% (17/37) uznano za niemające charakteru informacyjnego (Tabela  3 ).
Tabela 3 Przegląd wyników oceny na podstawie Hodsona i in. zbliżać się
Stwierdzono, że arkusze danych zweryfikowane w latach 2019–2020 w 60% nie zawierały informacji, w 40% były wiarygodne z ograniczeniami, natomiast te zmienione po 2021 r. uznano w około 36% za nieinformacyjne, w 55% za wiarygodne z ograniczeniami i w 9% za wiarygodne bez ograniczeń . Żadna z ocenianych kart charakterystyki nie uzyskała maksymalnej liczby punktów (64), gdyż najwyższa uzyskana liczba wyniosła 57 punktów, ze względu na brak szczegółowych danych toksykologicznych i OEL. Najniższy uzyskany wynik wyniósł 37 ze względu na bardzo ogólne stwierdzenia, takie jak „przestrzeganie ogólnych praktyk higieny przemysłowej” lub „brak dostępnych danych”. Stosując drugi filar systemu ewaluacji Hodsona, wynik na lata 2019–2022 wyniósł 38% wymagających znacznej poprawy, 32% wymagających poprawy i 30% zadowalających.
Rysunek  2 przedstawia zestawienie kart charakterystyki według rankingu wiarygodności, pogrupowane według roku przeglądu. W przypadku pierwszej grupy SDS, czyli tych stworzonych lub zweryfikowanych w latach 2019–2020, ostateczny ranking wskazywał, że 60% wymaga znaczącej poprawy, 27% wymaga poprawy, a 13% zadowala.
Ryc. 2
Rysunek 2
Charakterystyka kart charakterystyki według daty ostatniej rewizji, przy użyciu zmodyfikowanego schematu podwójnego rankingu Hodsona
Obraz w pełnym rozmiarze
Wydaje się, że karty charakterystyki utworzone lub zweryfikowane w ciągu ostatnich dwóch lat uzyskują lepsze wyniki w badaniu kryteriów Eastlake, ponieważ uznano, że 28% zbadanych kart charakterystyk wymaga znacznej poprawy, 36% wymaga poprawy, a 36% uznane za zadowalające.
Rysunek  3 przedstawia średnie łączne wyniki jedenastu sekcji badanych SDS, pogrupowane według okresu przeglądu. Najniżej sklasyfikowane zostały sekcje 14. (informacje transportowe) i 12. (informacje ekologiczne) dla wszystkich arkuszy danych naszej próby, natomiast najlepsze noty uzyskała Sekcja. 7 (obsługa i przechowywanie), 5 (środki gaśnicze) i 2 (identyfikacja zagrożenia).
Ryc. 3
rysunek 3
Średni całkowity wynik według sekcji w zmodyfikowanym schemacie rankingowym Hodsona ( n  = #SDS)
Obraz w pełnym rozmiarze
Po dalszej ocenie 37 arkuszy danych i zastosowaniu Eastlake et al. odkryto, że najmniej pozytywnych odpowiedzi (27%) uzyskano na pytania Q2 i Q1, natomiast najwięcej odpowiedzi na pytania Q4 (97%) (ryc.  4 ). Odkrycia te sugerują, że chociaż podano informacje na temat środków ochronnych, w zdecydowanej większości arkuszy danych brakowało konkretnych informacji na temat nanomateriałów.
Ryc. 4
rysunek 4
Procent SDS, którzy odpowiedzieli zadowalająco na każde pytanie Eastlake’a ( n  = #SDS)
Obraz w pełnym rozmiarze
Karty specyfikacji technicznych stają się coraz bardziej popularne ze względu na potrzebę dokumentowania właściwości fizykochemicznych charakterystycznych dla materiału. Z próbki arkusza danych do 41% dołączono kartę specyfikacji technicznej, która jest ważnym źródłem informacji o wymiarach materiału. Niemniej jednak tylko 5 kart charakterystyki z 37 zawierało szczegółowe informacje dotyczące rozmiaru, podczas gdy 13 kart specyfikacji technicznych je uzupełniających zawierało takie informacje. Spowodowało to wzrost pozytywnych odpowiedzi w badaniu Eastlake i in. pytanie 2 (podać, że materiał jest w nanoskali, liczbowo), przechodząc z 14% (5/37) do 27% (10/37). Żaden z pozostałych szczegółów zawartych w specyfikacjach technicznych nie odpowiadał na pytania modelu.
Jedyną zauważalną różnicą w przypadku dołączenia karty specyfikacji technicznej do karty charakterystyki była informacja dotycząca rozmiaru materiału. Sugeruje to, że obowiązkowe może być połączenie szczegółów znajdujących się w arkuszu danych z danymi zawartymi w TDS. Zestawienie wyników systemu rankingowego Eastlake pod względem uwzględnienia informacji o danych dotyczących rozmiaru za pośrednictwem SDS lub TDS przedstawiono w Tabeli  4 .
Tabela 4 Uwzględnienie danych dotyczących wielkości za pomocą TDS lub SDS według kategorii badanej SDS 
Pełnowymiarowa tabela
Aby poznać status materiału, należy zapoznać się z sekcją. 15 (ryc.  5 ). W Stanach Zjednoczonych każda substancja chemiczna, która nie jest wymieniona w wykazie, jest klasyfikowana jako „nowa substancja chemiczna”. Ponadto, poza określeniem statusu danej substancji jako „nowej” lub „istniejącej”, w wykazie znajdują się także „flagi” dla istniejących substancji chemicznych, które podlegają ograniczeniom w zakresie wytwarzania lub stosowania. Amerykańska karta charakterystyki dla konkretnego materiału ulegnie zmianie w miarę przejścia produktu z „nowo przygotowanych materiałów badawczych” do SNUR z nakazem uzyskania zgody do ostatecznego SNUN (powiadomienie o znaczącym nowym zastosowaniu).
Ryc. 5
rysunek 5

Sekta. 15 list inwentarzowych

Obraz w pełnym rozmiarze
Tylko trzy procent twierdzi, że materiał nie znajduje się na liście TSCA, co oznacza, że ​​produkt jest sprzedawany w małych ilościach klientom pracującym w środowiskach laboratoryjnych. Większość 84% nie zawiera informacji. Czternaście procent osiągnęło średni stopień komercjalizacji (na liście TSCA), a dla procenta kart charakterystyki zamieszczono zastrzeżenie.

Dyskusja

Chociaż po drodze wystąpiły pewne błędy, obecnie jesteśmy w środku dekady dyskusji. Przez cały ten okres przyjęto wiele bezpodstawnych założeń, które podkreślały znaczenie przeprowadzenia kompleksowej oceny kart charakterystyki (SDS) w celu ustalenia rozsądnego podejścia do zarządzania ryzykiem. Aby wytyczyć dalszą drogę, zidentyfikowano trzy kluczowe punkty:
Godnym uwagi aspektem jest niedawne odkrycie, że badaniem substancji chemicznych kieruje się zasadniczo względy kosztowe, co może skutkować odkryciami sprzecznymi z ocenami ryzyka opartymi na podstawach naukowych. Proces syntezy fizycznej do wytwarzania nanokompozytów na dużą skalę jest pracochłonny i wymaga wydłużonego czasu reakcji i kosztownego sprzętu [ 35 ]. Ponadto metody chemiczne stosowane w tym procesie często obejmują niebezpieczne i toksyczne chemikalia, stwarzające ryzyko dla środowiska [ 36 ]. Szacuje się, że koszt określenia składu chemicznego jest wysoki, ponieważ wymaga trawienia materiału i może wymagać specjalistycznej wiedzy oraz czasochłonnego przygotowania próbki [ 37 ].
Po drugie, czy niedostateczny nacisk położono na art. 15, który może dostarczyć szczegółowych informacji na temat statusu produktu. Przed rozpoczęciem produkcji (w tym importu) substancji chemicznej istotne jest sprawdzenie, czy substancja chemiczna znajduje się w wykazie. Chociaż w Tabeli 3 przedstawiono pozytywne skutki  (49% wiarygodności z ograniczeniami), dostępne są ograniczone dane dotyczące informacji na listach inwentarzowych. Na przykład 84% nie wspomniało o liście US-TSCA, a 73% nie wspomniało o liście EU-SVHC. Może to wynikać z faktu, że osoby sporządzające karty charakterystyki nie zawsze dysponują zasobami niezbędnymi do uzyskania dostępnych informacji [ 14 ].
Po trzecie, te punkty zachęcają nas do ponownego rozważenia niezbadanych sekt. 12–15. Sekcje te mogą dostarczyć cennych informacji na temat stanu produktu. Na poziomie praktycznym oznacza to, że żadna z kart charakterystyki nie jest produktami grafenowymi, które osiągnęły średni stopień komercjalizacji (SNUR w żargonie amerykańskim), a zatem nie wygenerowały więcej informacji odnoszących się do tego produktu i przydatnych dla pracowników produkcyjnych.
Zdecydowana większość badanych kart charakterystyki nie wskazywała precyzyjnie na możliwe ryzyko w sposób informacyjny. Po ocenie wybranych arkuszy danych 5% uznano za produkty doskonałej jakości i dokładnie poinformowane o potencjalnych zagrożeniach związanych z materiałami na bazie grafenu. 49% arkuszy danych określono jako wiarygodne z ograniczeniami, co oznacza, że ​​zawierały pewne ogólne stwierdzenia dotyczące wymaganych środków ochrony, nie podając żadnych konkretnych szczegółów ani żadnych wskazówek, że wymiary materiału w nanoskali mogą stwarzać ryzyko. Wreszcie stwierdzono, że 46% kart charakterystyki wymaga znacznych ulepszeń w zakresie informowania o możliwych zagrożeniach.
Zarówno dostawcy, jak i użytkownicy końcowi powinni być w stanie zrozumieć powiązane przepisy i upewnić się, że właściwie ich przestrzegają. Producenci powinni mieć obowiązek sprawdzania swoich arkuszy danych i odpowiednich etykiet w miarę udostępniania większej ilości informacji na temat materiałów i ich zachowania [ 14 ]. Kompilacja i utrzymanie arkuszy danych to znaczny wydatek [ 14 ], niemniej jednak nie można go zaniedbać. Jednym z pozytywnych wyników jest sprawdzenie, czy większość arkuszy danych zawierała porady dotyczące stosowania sprzętu ochronnego.
Kolchinski [ 38 ] zagłębił się w problemy związane z nieprawidłowymi lub niekompletnymi informacjami w karcie charakterystyki. Jednakże pomimo obowiązujących procesów kontroli jakości podczas publikacji karty charakterystyki może wystąpić błąd, co stanowi poważny problem i potencjalne zagrożenie bezpieczeństwa, które należy wziąć pod uwagę.

Wnioski

Praca ta wykazała, że ​​w kartach charakterystyki często pomijane są istotne informacje. Ta ocena kart charakterystyki materiałów na bazie grafenu ujawniła, że ​​obecnie nie są one jeszcze w pełni wiarygodne, jeśli chodzi o zapewnianie wystarczających porad dotyczących potencjalnych zagrożeń dla zdrowia i bezpieczeństwa oraz odpowiedniego obchodzenia się z materiałami w postaci nano i ich przechowywania. Niepokojący jest fakt, że na podstawie naszych ustaleń uznano, że wiele kart charakterystyki wymaga znacznych ulepszeń; w związku z tym użytkownicy końcowi nie mogą ufać dostarczonym informacjom ani interpretować ograniczonych informacji, które mogą być zawarte. Istotą holistycznego podejścia do oceny jest to, że wszystkie sekcje uwzględniają zarówno aspekty ekonomiczne, jak i ryzyko. Sekcja 15 może dostarczyć cennych informacji na temat statusu materialnego (dochodzeniowy lub półkomercyjny). Podejście polegające na stworzeniu holistycznego profilu SDS stanowi przykład obiecujący w dziedzinie wiedzy. Co więcej, można zdać sobie sprawę, że taka ocena zakończy się sukcesem, biorąc pod uwagę kartę charakterystyki zarówno od strony ekonomicznej, jak i bezpieczeństwa.

Bibliografia

  1. Miyazaki K, Islam N (2007) Nanotechnologiczne systemy innowacji – analiza działalności badawczej przemysłu i środowisk akademickich. Technowacja 27: 661–675. https://doi.org/10.1016/j.technovation.2007.05.009
    Artykuł Google Scholar
  2. Rambaran T, Schirhagl R (2022) Nanotechnologia od laboratorium do przemysłu – spojrzenie na aktualne trendy. Nanoskala Adv 4: 3664–3675. https://doi.org/10.1039/D2NA00439A
    Artykuł Google Scholar
  3. Tiwari SK, Sahoo S, Wang N, Huczko A (2020) Badania nad grafenem i ich wyniki: stan i perspektywy. J Sci Adv Mater Dev 5:10–29. https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2020.01.006
    Artykuł Google Scholar
  4. Tiwari SK, Kumar V, Huczko A, Oraon R, Adhikari AD, Nayak GC (2016) Magiczne alotropy węgla: perspektywy i zastosowania. Crit Rev Solid State Mater Sci 41: 257–317. https://doi.org/10.1080/10408436.2015.1127206
    Artykuł CAS Google Scholar
  5. Tiwari SK, Mishra RK, Ha SK, Huczko A (2018) Ewolucja tlenku grafenu i grafenu: od wyobraźni do industrializacji. Chem Nano Mat 4:598–620. https://doi.org/10.1002/cnma.201800089
    Artykuł CAS Google Scholar
  6. Yang Y, Liu R, Wu J, Jiang X, Cao P, Hu X, Pan T, Qiu C, Yang J, Song Y i in. (2015) Oddolne wytwarzanie grafenu na podłożu krzemowo-krzemionkowym za pomocą łatwego w użyciu miękkiego podejście z twardym szablonem. Nauka Rep 5:13480. https://doi.org/10.1038/srep13480
    Artykuł CAS Google Scholar
  7. Bahadır EB, Sezgintürk MK (2016) Zastosowania grafenu w wykrywaniu elektrochemicznym i bioczujniku. TraC, Trends Anal Chem 76:1–14. https://doi.org/10.1016/j.trac.2015.07.008
    Artykuł CAS Google Scholar
  8. Sarma S, Ray SC, Strydom AM (2017) Elektroniczne i magnetyczne właściwości tlenku grafenu funkcjonalizowanego azotem. Diam Relat Mater 79:1–6. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2017.08.011
    Artykuł CAS Google Scholar
  9. Papageorgiou DG, Kinloch IA, Young RJ (2017) Właściwości mechaniczne grafenu i nanokompozytów na bazie grafenu. Prog Mater Sci 90:75–127. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2017.07.004
    Artykuł CAS Google Scholar
  10. Zhong Y, Zhen Z, Zhu H (2017) Grafen: badania podstawowe i potencjalne zastosowania. FlatChem 4:20–32. https://doi.org/10.1016/j.flatc.2017.06.008
    Artykuł CAS Google Scholar
  11. Schöche S, Hong N, Khorasaninejad M, Ambrosio A, Orabona E, Maddalena P, Capasso F (2017) Właściwości optyczne tlenku grafenu i zredukowanego tlenku grafenu określone metodą spektroskopowej elipsometrii. Appl Surf Sci 421: 778–782. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.01.035
    Artykuł CAS Google Scholar
  12. Kyzas GZ, Deliyanni EA, Matis KA (2014) Tlenek grafenu i jego zastosowanie jako adsorbentu do oczyszczania ścieków: tlenek grafenu jako adsorbent w oczyszczaniu ścieków. J Chem Technol Biotechnol 89: 196–205. https://doi.org/10.1002/jctb.4220
    Artykuł CAS Google Scholar
  13. Pelin M, Sosa S, Prato M, Tubaro A (2018) Narażenie zawodowe na nanomateriały na bazie grafenu: ocena ryzyka. Nanoskala 10:15894–15903. https://doi.org/10.1039/C8NR04950E
    Artykuł CAS Google Scholar
  14. DeMasi A, Elston H, Langerman N (2022) Karty charakterystyki: wyzwania dla autorów, oczekiwania dla użytkowników końcowych. ACS Chem Health Saf 29: 369–377. https://doi.org/10.1021/acs.chas.2c00015
    Artykuł CAS Google Scholar
  15. Nanotechnologia, środowisko, zdrowie i bezpieczeństwo Elsevier, (2018) ISBN 978–0–12–813588–4
  16. Kingsley WK (2000) Wiedza to potęga Chem Health Saf 7:50–50. https://doi.org/10.1016/S1074-9098(00)00065-4
    Artykuł Google Scholar
  17. Jonai H (2021) Wpływ GHS na gospodarkę chemiczną w Japonii. ACS Chem Health Saf 28:320–325. https://doi.org/10.1021/acs.chas.1c00032
    Artykuł CAS Google Scholar
  18. Eastlake A, Hodson L, Geraci C, Crawford C (2012) Krytyczna ocena kart charakterystyki materiałów (MSDS) dla inżynieryjnych nanomateriałów. J Chem Health Saf 19:1–8. https://doi.org/10.1016/j.jchas.2012.02.002
    Artykuł CAS Google Scholar
  19. Nayar GA, Wehrmeyer W, Phillips CA, Crankshaw N, Marsh N, Francja C (2016) Skuteczność kart charakterystyki w informowaniu o podejmowaniu decyzji w oparciu o ryzyko: przegląd sektora lotniczego. J Chem Health Saf 23:19–29. https://doi.org/10.1016/j.jchas.2015.09.002
    Artykuł Google Scholar
  20. Hodson L, Eastlake A, Herbers R (2019) Ocena opracowanych kart charakterystyki nanomateriałów w celu uzyskania informacji na temat bezpieczeństwa i zdrowia po wdrożeniu poprawionego standardu informowania o zagrożeniach. J Chem Health Saf 26:12–18. https://doi.org/10.1016/j.jchas.2018.10.002
    Artykuł Google Scholar
  21. Boverhof DR, Bramante CM, Butala JH, Clancy SF, Lafranconi M, West J, Gordon SC (2015) Ocena porównawcza definicji nanomateriałów i rozważań dotyczących oceny bezpieczeństwa. Regul Toxicol Pharmacol 73:137–150. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2015.06.001
    Artykuł CAS Google Scholar
  22. Engeman CD, Baumgartner L, Carr BM, Fish AM, Meyerhofer JD, Satterfield TA, Holden PA, Harthorn BH (2013) Hierarchia praktyk w zakresie zdrowia i bezpieczeństwa środowiska w miejscu pracy zajmującym się nanotechnologią w USA. J. Occup Environ Hyg 10:487–495. https://doi.org/10.1080/15459624.2013.818231
    Artykuł CAS Google Scholar
  23. Geraci C, Heidel D, Sayes C, Hodson L, Schulte P, Eastlake A, Brenner S (2015) Perspektywy dotyczące projektowania bezpieczniejszych nanomateriałów i procesów produkcyjnych. J. Nanopart Res. 17:366. https://doi.org/10.1007/s11051-015-3152-9
    Artykuł Google Scholar
  24. Kim J, Yu IJ (2016) Krajowe badanie miejsc pracy zajmujących się obsługą i produkcją nanomateriałów, narażenia na nanomateriały i ich skutków zdrowotnych oraz oceny kart charakterystyki nanomateriałów. Biomed Res Int 2016:1–10. https://doi.org/10.1155/2016/8389129
    Artykuł CAS Google Scholar
  25. Lee JH, Kuk WK, Kwon M, Lee JH, Lee KS, Yu IJ (2012) Ocena informacji w kartach charakterystyki nanomateriałów i opracowanie międzynarodowego standardu dotyczącego wytycznych dotyczących przygotowywania kart charakterystyki nanomateriałów. Nanotoksykologia 7: 338–345. https://doi.org/10.3109/17435390.2012.658095
    Artykuł Google Scholar
  26. Schimpel C, Resch S, Flament G, Carlander D, Vaquero C, Bustero I, Falk A (2018) Metodologia tworzenia odpowiedniego profilu ryzyka w rzeczywistych warunkach dla danego nanomateriału. J Chem Health Saf 25:12–23. https://doi.org/10.1016/j.jchas.2017.06.002
    Artykuł Google Scholar
  27. Amyotte, PR (2019) Metody bezpieczeństwa procesów chemicznych: wybuchy pyłów ; Metody bezpieczeństwa procesów chemicznych; Elsevier: Cambridge, Massachusetts, ISBN 978–0–12–817550–7
  28. Grieger K, Jones JL, Hansen SF, Hendren CO, Jensen KA, Kuzma J, Baun A (2019) najlepsze praktyki z analizy nanoryzyka istotne dla innych pojawiających się technologii. Nat Nanotechnol 14: 998–1001. https://doi.org/10.1038/s41565-019-0572-1
    Artykuł CAS Google Scholar
  29. Teunenbroek TV, Baker J, Dijkzeul A (2017) W stronę bardziej skutecznego i wydajnego zarządzania nanomateriałami i regulacji nanomateriałów. Część Fibre Toxicol 14:54. https://doi.org/10.1186/s12989-017-0235-z
    Artykuł CAS Google Scholar
  30. Podręcznik nanotechnologii: prawo biznesowe, polityczne i własności intelektualnej ; Miller, JC, wyd.; John Wiley & Sons: Hoboken, New Jersey, (2005) ISBN 978–0–471–66695–0
  31. Handy ROAR (2007) Punkt widzenia: formułowanie problemów związanych z oceną ryzyka środowiskowego nanomateriałów. Environ Sci Technol 41:5582–5588. https://doi.org/10.1021/es072598h
    Artykuł Google Scholar
  32. Choi JY, Ramachandran G, Kandlikar M (2009) Wpływ kosztów testów toksyczności na regulacje dotyczące nanomateriałów. Environ Sci Technol 43:3030–3034. https://doi.org/10.1021/es802388s
    Artykuł CAS Google Scholar
  33. Tóth AJ, Fózer D, Mizsey P, Varbanov PS, Klemeš JJ (2022) Fizykochemiczne metody oczyszczania ścieków procesowych: potężne narzędzia dla gospodarki o obiegu zamkniętym w przemyśle chemicznym. Recenzje w inżynierii chemicznej 0 https://doi.org/10.1515/revce-2021-0094
  34. Klimisch HJ, Andreae M, Tillmann U (1997) Systematyczne podejście do oceny jakości eksperymentalnych danych toksykologicznych i ekotoksykologicznych. Przepis Toxicol Pharmacol 25:1–5. https://doi.org/10.1006/rtph.1996.1076
    Artykuł CAS Google Scholar
  35. Jeevanandam J, Krishnan S, Hii ​​YS, Pan S, Chan YS, Acquah C, Danquah MK, Rodrigues J (2022) Synteza zależna od podejścia antywirusowego właściwości nanocząstek i nanokompozytów srebra. J Nanostruct Chem 12: 809–831. https://doi.org/10.1007/s40097-021-00465-y
    Artykuł CAS Google Scholar
  36. Chandrakala V, Aruna V, Angajala G (2022) Przegląd nanocząstek metali jako nanonośników: aktualne wyzwania i perspektywy w systemach dostarczania leków. Emergent Mater 5: 1593–1615. https://doi.org/10.1007/s42247-021-00335-x
    Artykuł CAS Google Scholar
  37. Loosli F, Rasmussen K, Rauscher H, Cross RK, Bossa N, Peijnenburg W, Arts J, Matzke M, Svendsen C, Spurgeon D i in. (2022) Rafinacja wyboru właściwości fizykochemicznych do grupowania i odczytu nanoform. NanoImpact, 25 100375 https://doi.org/10.1016/j.impact.2021.100375
  38. Kolchinski AG (2022) Kiedy karty charakterystyki stanowią zagrożenie dla bezpieczeństwa. Proces organizacji Res Dev 26:263–266. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.1c00427
    Artykuł CAS Google Scholar
Pobierz referencje
Podziękowanie
Autor Abdullah Alodhayb potwierdza numer projektu wspierającego badaczy (RSP2023R304), Uniwersytet Króla Sauda, ​​Riyad, Arabia Saudyjska.

Finansowanie

Finansowanie otwartego dostępu zapewnione przez HEAL-Link Grecja.

Informacje o autorze

Autorzy i stowarzyszenia

Autor korespondencji

Korespondencja do George’a Z. Kyzasa .

Deklaracje etyczne

Konflikt interesów

Autorzy nie deklarują żadnych konkurencyjnych interesów.

Dodatkowe informacje

Notatka wydawcy

Springer Nature pozostaje neutralny w odniesieniu do roszczeń jurysdykcyjnych dotyczących opublikowanych map i powiązań instytucjonalnych.

Prawa i uprawnienia

Otwarty dostęp Ten artykuł jest objęty licencją Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0, która pozwala na używanie, udostępnianie, adaptację, dystrybucję i reprodukcję na dowolnym nośniku lub w dowolnym formacie, pod warunkiem odpowiedniego podania oryginalnego autora (autorów) i źródła, podaj link do licencji Creative Commons i wskaż, czy wprowadzono zmiany. Obrazy lub inne materiały stron trzecich zawarte w tym artykule są objęte licencją Creative Commons artykułu, chyba że w linii kredytowej dotyczącej materiału wskazano inaczej. Jeśli materiał nie jest objęty licencją Creative Commons artykułu, a zamierzone użycie jest niezgodne z przepisami ustawowymi lub przekracza dozwolone użycie, konieczne będzie uzyskanie zgody bezpośrednio od właściciela praw autorskich. Aby wyświetlić kopię tej licencji, odwiedź http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ .

Przedruki i pozwolenia

O tym artykule

Sprawdź aktualizacje. Zweryfikuj walutę i autentyczność za pomocą CrossMark

Zacytuj ten artykuł

Theodoropoulou, A., Gkika, DA, Alodhayb, A. i in. Krytyczna ocena kart charakterystyki materiałów grafenowych. J Nanopart Res 25 , 99 (2023). https://doi.org/10.1007/s11051-023-05753-y

Masz do tego pełny dostępotwarty dostępartykuł

Journal of Nanocząstek Badań Cele i zakres. Prześlij rękopis.

Link do artykułu: https://link.springer.com/article/10.1007/s11051-023-05753-y